§7合金钢.ppt

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1、7合金钢合金钢7 合金钢合金钢 碳素钢的性能主要有以下几方面的不足，不能满足更高的性能要求。强度和屈强比较低。 淬透性低。 高温强度低、热硬性差。 回火稳定性差。 不能满足特殊性的要求。 在铁碳合金（碳素钢）中有目的地加入一定量的合金元素所获得的钢，称之为合金钢。 常用的合金元素有：锰(Mn)、镍(Ni)、硅(Si)、铬(Cr)、钨(W)、硼(B)、钼(Mo)、钒(V)、钛(Ti)，铌(Nb)、钴(Co)以及稀土(Re)等 硅、锰可显著提高铁素体的硬度和强度，但含量过小时，对韧性影响不大。 铬、镍这两个元素含量适当时，可提高铁素体的硬度和强度，也可提高韧性。 合金结构钢中的铬、硅、锰、镍等应控

2、制在一定含量范围内。7.1 合金钢的基本知识合金钢的基本知识 合金元素加入钢中，与铁作用可形成合金铁素体；与碳作用可形成合金渗碳体或碳化物。1）与铁作用形成合金铁素体）与铁作用形成合金铁素体 合金元素溶于铁素体中，会造成晶格畸变，会降低位错的易动性，产生固溶强化的效果。如图所示。1.1.合金元素对钢中基本相（铁、碳）的影响合金元素对钢中基本相（铁、碳）的影响7.1.1 合金元素在钢中的作用合金元素在钢中的作用 锰：弱碳化物形成元素，溶于铁素体而形成合金铁素体。 铬、钼、钨：中强碳化物形成元素，既能形成合金渗碳体，又能形成特殊碳化物。如Cr7C3、 Cr27C6、MoC、WC等，它们的熔点、硬度

3、、耐磨性比渗碳体高。 铌、钒、钛：强碳化物形成元素，优先形成特殊碳化物，如VC、NbC、TiC等，他们的熔点、硬度和耐磨性最高。2）与碳作用形成碳化物）与碳作用形成碳化物 合金钢中碳化物的状况对钢的性能影响很大。不同的合金元素，形成碳化物的倾向则不同。 扩大奥氏体扩大奥氏体区域区域 A. 镍、锰、碳、氮等元素使A1和A3温度降低，使S点、E点向左下移，如图表示锰对奥氏体区域的影响。2.2.对奥氏体区域位置的影响对奥氏体区域位置的影响 B. Mn13%或Ni 9%时，在常温下仍能保持奥氏体状态，称为奥氏体钢。 如1Cr18Ni9Ti钢等。 A. 铬、钼、硅、钨等元素使A1和A3温度升高，使S点、

4、E点向左上方移动。如图表示铬对奥氏体区域的影响。 缩小奥氏体缩小奥氏体区域区域(扩大扩大区区) B. 当Cr13%时，在室温下得到单相铁素体，称为铁素体钢。如0Cr13等。 S点、点、E点向左移动。点向左移动。 改变钢中的共析和共晶 体出现的成分范围。3. 合金元素对热处理过程的影响合金元素对热处理过程的影响 大多数合金元素都减缓钢的奥氏体化过程（阻碍原子扩散），合金元素加入形成合金渗碳体和特殊化合物更难溶入奥氏体中，并阻碍晶界移动和晶粒长大，起到细化晶粒的作用。因此，热处理时应提高加热温度或延长保温时间。 所有的合金元素都阻止奥氏体晶粒长大而细化晶粒，因此合金钢在热处理时不易产生过热缺陷。

5、.大多数合金元素使C曲线右移，使淬透性提高，因此，可采用冷却能力较低的淬火剂，以减少变形和开裂倾向。1）对奥氏体化及晶粒度的影响）对奥氏体化及晶粒度的影响2）对过冷奥氏体转变的影响）对过冷奥氏体转变的影响对对C曲线和淬透性的影响曲线和淬透性的影响合金元素对C曲线和淬透性的影响如图所示。组织中残余奥氏体量增多组织中残余奥氏体量增多 除Co、Al、Si外，多数合金元素使Ms线下降，M转变区变窄，使合金钢淬火中残余奥氏体量增多。高碳高合金钢最多达3040%。 冷处理：A残M。 .非碳化物形成元素和弱碳化物形成元素使C曲线右移。 .中强和强碳化物形成元素不仅使C曲线右移，而且能改变C曲线形状。 回火脆

6、性回火脆性 第二类回火脆性。3）对回火转变的影响）对回火转变的影响 淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力称为回火稳定性。 提高回火稳定性提高回火稳定性 合金元素能使回火的硬度降低过程变缓，因此能提高钢的回火稳定性。当回火温度相同时，合金钢的强度、硬度比碳钢高。 产生二次硬化产生二次硬化 对碳化物形成元素，在500600回火时，M中会析出大量弥散的碳化物， A残M，因此，回火过程中会有二次硬化作用。 （A残M）也称为二次淬火。影响影响:4.合金元素对钢性能的影响合金元素对钢性能的影响 强化机制有四种： 溶质原子固溶强化、 位错位错强化、 晶界细晶强化、 第二相粒子第二相(沉淀和弥散)强化。提高钢

7、的强度是加入合金元素的主要目的之一。 合金元素的强化作用，正是利用了这些强化机制。 低合金钢：合金元素总量5%； 合金钢：7.1.2 合金钢的分类与编号合金钢的分类与编号 1、按化学成分分类：、按化学成分分类：2按质量等级分类按质量等级分类一一. . 合金钢的分类合金钢的分类 低合金钢：分为普通质量低合金钢、优质低合金钢、特殊质量低合金钢；合金钢：分为优质合金钢、特殊质量合金钢。低合金钢分为：可焊接低合金高强度结构钢、 低合金耐候钢、 低合金钢筋钢、 铁道用低合金钢、 矿用低合金钢、 其他低合金钢等；3. 按主要使用特性分类：按主要使用特性分类：合金钢分为：工程结构用钢、 机械结构用钢、 工具

8、钢 特殊物理性能钢、 不锈、耐蚀和耐热钢等。 含义：如G或Y 结构（万分数） 如Cr 百分数 A 高优 工具（千分数）、特殊省略 小于1.5%省略1）合金结构钢）合金结构钢 20Cr “字母字母+两位数字两位数字+元素符号元素符号+数字数字+字母字母”+ 质量特殊用途 + 平均碳量 + 主要合金元素 + 平均含量二二. . 合金钢的编号合金钢的编号2）合金工具钢）合金工具钢 CrWMn W18Cr4V3）滚动轴承钢）滚动轴承钢 GCr154）不锈钢）不锈钢 00Cr18Ni9 0Cr18Ni9Ti5）铸钢）铸钢 ZG45 ZG15CrMnV7.2.1 低合金钢低合金钢 1.1.性能特点与用途性

9、能特点与用途：低合金结构钢是在低碳钢的基础上，加入少量（5%）合金元素发展而来的。机械性能显著提高，塑韧性、焊接性能较好，成本与碳钢接近。多用于船舶、车辆、桥梁等大型钢结构石油化工、锅炉、高压容器等。7.2 低合金钢和合金结构钢低合金钢和合金结构钢4.热处理特点：热处理特点：主要在正火或退火状态使用，组织为：F+P。3.牌号：牌号： GB/T159194规定“Q”为“屈”字汉拚字首，后面数字为屈服强度（MPa）。例如Q345、Q390等。（表71）2.成分特点成分特点：C量0.25%，保证塑韧性、焊接性能。 主加合金元素 Mn量1.8%，起固溶强化F，细化P。 辅加合金元素 V、Nb、Ti、W

10、、Al等，起细化晶粒和弥散 强化的作用。一一. .低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢 我国有两类：1.高耐侯性结构钢 如 09CuPCrNiB 主要用于车辆、建筑塔架等耐侯性要求高的工程构件。 2.焊接结构用耐侯钢 如12MnCuCr 主要用于桥梁、建筑及有耐侯性要求的焊接结构件。 是在碳素结构钢的基础上，加入少量的铜、铬、镍、钼、磷等合金元素，使钢的表面形成一层连续致密的保护膜，可耐大气腐蚀。工程结构用合金钢工程结构用合金钢 主要用于工程机械耐磨零件、钢筋钢、石油地质、压力容器等。如：ZGMn13 用于履带板、衬板、铲齿、辊套等。三三. .其他低合金结构钢其他低合金结构钢 许多具有良好性能

11、的专业钢种已纳入国家标准。如：各种压力容器、锅炉、船舶、桥梁、石油天然气管道、铁道等。二二. . 低合金耐候钢低合金耐候钢 7.2.2 机械结构用合金钢机械结构用合金钢 按工艺特点和用途可分为：渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢、冷塑性成型钢、非调质钢、低碳马氏体钢和超高强度钢等。 经热处理后，具有良好的机械性能。主要用于制造各种较为重要的机械零件或构件。一、合金渗碳钢一、合金渗碳钢 性能特点与用途性能特点与用途： 渗碳钢主要经渗碳淬火与低温回火后使用，获得“表硬里韧”性能。 主要用于受强烈摩擦和受冲击的汽车齿轮、凸轮轴、活塞销等。成分特点成分特点：C量量为0.100.25%，保证高的塑韧性。

12、 合金元素 ：主加主加 Cr2%、 Mn 2%、Ni4.5%等，提高淬透性，获得低碳M和高的强韧性。辅加辅加 V、Ti、 Mo、 W等，形成碳化物，起细化晶粒和提高渗碳层硬度及耐磨性的作用。牌号牌号： GB/T307799规定：以合金组编号。 如 20Cr Cr组； 20MnB、20Mn2B 为Mn、B 组等。（表72）按照淬透性排列。工艺路线为：下料锻造正火加工齿形渗碳（930）预冷淬火 （830）低温回火（200）磨齿常用材料：表常用材料：表72。组织：组织：表层：M回回+碳化物碳化物合金合金+A残残，心部：低碳M回回+F+T。一、合金渗碳钢一、合金渗碳钢热处理工艺特点：热处理工艺特点：低

13、淬透性渗碳钢中淬透性合金渗碳钢 高淬透性合金渗碳钢 以齿轮为例，材料为20CrMnTi，其技术条件要求：渗层深度为1.21.6mm，表面碳浓度为1.0%，齿面硬度为5860HRC，心部硬度为3045HRC。 图图7-8 20CrMnTi渗碳钢制造汽车变速齿轮的热处理工艺曲线渗碳钢制造汽车变速齿轮的热处理工艺曲线 表面：回火马氏体+残余奥氏体+碳化物中心：铁素体+细珠光体+低碳回火马氏体950970920，气体渗碳预冷，870880油冷空冷温度时间5860HRC3045HRC20068h回火23h C含量为0.25%0.45%的中碳合金结构钢，属于调质钢。 是经调质后具有良好综合力学性能的“中碳

14、” 合金结构钢。1 1）性能特点与用途）性能特点与用途： 经调质后，获得良好的综合力学性能。 主要用于制造重载、受力复杂的重要机器零件。如重要齿轮、轴类等。二二. . 合金调质钢合金调质钢2）成分特点）成分特点：C量：量：在0.300.50%，保证综合机械性能。 合金元素：主加主加Cr2%、 Mn 1.5%、Si1.5%、Ni4%等，可提高淬透性，固溶强化F。辅加辅加合金元素 V、Ti、 Mo、 W等，形成碳化物，起细化晶粒和提高回火稳定性，从而获得强、韧性的很好配合。 Mo、 W可防止第二类回火脆性。5）热处理方法与工艺路线：）热处理方法与工艺路线：以连杆螺栓为例，材质为40Cr，其工艺路线

15、为：下料锻造退火粗机加工调质（830加热、油淬后525回火）精机加工 3）牌号）牌号： GB/T307799规定：以合金组编号。 如 40Cr Cr组； 35 Cr Mo 、42 Cr Mo为 Cr Mo组等。4）常用材料：）常用材料：表73。最常用的钢种是40Cr和42CrMo 。 组织：组织：S回 。 要求耐磨时，在调质处理和精加工后进行表面淬火或氮化处理。二二. . 合金调质钢合金调质钢三三. . 弹簧结构钢弹簧结构钢 性能要求性能要求：弹簧往往在动载荷下工作。要求弹簧钢的屈服强度、疲劳强度高，要求热处理的淬透性好。有些特殊弹簧，要求有耐高温、耐腐蚀、导电、无磁性等性能。主要用于制造弹性

16、元件。 包括非合金弹簧结构钢和合金弹簧结构钢两类。1.1.合金弹簧钢合金弹簧钢 1）成分特点）成分特点：合金弹簧钢含碳量为0.460.70%，主加主加合金元素 Cr1%、 Mn 1.3%、Si3%等，可提高淬透性，提高屈强比。辅加辅加合金元素Mo、 W 、V等，可进一步提高弹性，减小脱碳和过热倾向。同时提高回火稳定性和冲击韧性。 2）牌号：）牌号：表表74 常用的有65Mn、60Si2Mn、50CrVA等。 B .热成型弹簧：热卷簧后进行淬火+中温回火（350500）处理。3). 弹簧的热处理弹簧的热处理 A. 冷成型弹簧：对于钢丝直径小于8mm的弹簧，通过拉拔（或冷拉）、冷卷成型，然后进行定

17、型处理。（ 200300 ） C .弹簧表面质量对使用寿命影响很大，常采用喷丸强化表面。如汽车板簧，材料为60Si2Mn，经喷丸处理寿命提高35倍。分冷成型弹簧和热成型弹簧。四四. . 滚动轴承钢滚动轴承钢 . 高而均匀的硬度（HRC6165）； . 高的弹性极限和接触疲劳强度； . 足够的冲击韧度和淬透性； . 一定的抗腐蚀能力。 . 高的纯净度。 用于制造滚动轴承内外滚道、滚动体内外滚道、滚动体的钢称为轴承钢。也可用于某些刃具、量具、模具及精密构件。 2、性能要求：、性能要求：1、用途：用途： 轧制、锻造球化退火机加工淬火+低温回火磨削加工成品3、成分特点：、成分特点：高高含碳量为0.95

18、1.10%，主加Cr 0.41.65%；对于大型轴承，还辅加Si、Mn等元素；优质S0.02%、P0.027%，其夹杂物含量和分布符合规定。4、常用钢号：、常用钢号：表表75 如GCr9、GCr15等。5、轴承钢的热处理工艺：、轴承钢的热处理工艺： 球化退火淬火（850油淬）+低温回火（160180）。 对精密轴承，淬火后进行冷处理（60 80），磨削加工后进行120的时效处理。6、组织：、组织： M极细的回极细的回+碳化物碳化物细粒状细粒状+少量A残残。 6166HRC 7、加工工艺路线：、加工工艺路线：五五. . 超高强度钢超高强度钢3.高合金超高强度钢 合金元素大于10% 其中不锈钢、马

19、氏体时效钢和基体钢应用较多。 抗拉强度大于1471MPa并具有适当韧性的钢。分为：分为：1.低合金超高强度钢 合金元素小于5% 热处理：淬火低温回火 2.中合金超高强度钢 合金元素在5%10% 热处理后，产生二次硬化来达到超高强度。六六. . 非调质合金结构钢非调质合金结构钢 在中碳钢的基础上加入微量的合金元素（V、Ti、Nb、N），达到弥散强化和细化晶粒的目的。通过控制终锻温度和锻后冷却速度获得强韧性。与调质钢比，塑韧性较底。但工艺成本低。 国标GB/T1571295列出了牌号。 低碳马氏体又称板条马氏体，具有高的强度和良好的塑韧性，力学性能接近中碳合金调质钢调质后的水平。 如：20SiMn

20、MoVA用于石油钻机的吊环、吊卡等。七七. . 低碳马氏体钢低碳马氏体钢八八. . 冷塑性成形用钢冷塑性成形用钢 该材料具有良好的冷塑性变形加工能力和较高的力学性能。 包括：非合金和低合金冷塑性成形用钢两类。 （1）冷冲压用钢 为低碳钢，分有拉伸级别，对组织、杂质形态有一定要求。材料的屈强比对冲压性能有一定影响。 （2）冷锻用钢 要求其塑性很好 。不允许有较严重的夹杂物和其他铸造组织缺陷。 （1）冷冲压用低合金钢 性能要求与非合金冷冲压用钢相同。 如： 汽车大梁钢等。 （2）冷锻用低合金钢 主要用于重要的受力件。1、非合金冷塑性成形用钢2、低合金冷塑性成形用钢7.3 合金工具钢合金工具钢 指主

21、要用来制造刃具、模具、工具、量具的钢。 种类有：种类有：刃具钢、模具钢。 高的硬度和耐磨性； 高的红硬性（热硬性）； 足够的强度、塑性和冲击韧度； 良好的加工工艺性能。对复杂、长条形刀具要求变形极小。7.3.1 合金刃具钢合金刃具钢1、刃具的工作条件：、刃具的工作条件： 受受高温、受力、冲击、摩擦强烈。2、对刃具钢的要求是：、对刃具钢的要求是：高合金工具钢（高速钢），用于高速切削，工作温度小于600。 3、合金刃具钢的分类：、合金刃具钢的分类：三类：非合金工具钢（碳素工具钢），用于制造低速切削、手工工具； 低合金量具刃具钢，用于工作温度小于300的低速切削的刀具和量具； 在碳素工具钢的基础上加

22、入总量小于5% 的合金元素。组织：组织：M细回细回+碳化物碳化物细粒细粒+ 少量A残残 硬度硬度 6065HRC一一. . 低合金量具刃具钢低合金量具刃具钢用途：用途：用于制作丝锥、板牙及其它形状复杂、要求变形小的刀具和量具。成分：成分： 含碳量一般为0.75% 1.50%，主Cr、Mn、Si，辅加W、V等元素。（合金元素总量小于5%）特点：特点： 具有淬透性较高，淬火变形及开裂倾向小的特点。工作温度小于300时，硬度不会降低。常用的钢种：表常用的钢种：表76 有有9SiCr、9Mn2V、CrWMn等。低合金刃具钢的热处理：低合金刃具钢的热处理： 预备热处理（球化退火）最终热处理（加热时预热、

23、用油淬火+低温回火） （2） 高速钢的成分特点高速钢的成分特点：含碳量为0.71.3%，并加入大量W、Mo、V、Cr等而形成高合金钢。二二. . 高速钢高速钢（1）高速钢的特点）高速钢的特点：A. 硬度高（HRC6366）、红硬性高，当切削温度达600时， 其硬度仍无明显下降；B. 淬透性高，在空气中就能淬火。（3）常用的牌号）常用的牌号：有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。表76 A. 含碳量较高，但又不能过高。一般为0.70.8%。 B. 钨的含量为17.519%，以提高红硬性和耐磨性。钨可形成阻止晶粒长大的W6C，溶入马氏体的钨在回火时析出的W2C、Fe2W2C等，可提高红硬性。钨

24、可形成WC以提高耐磨性。 C.铬的含量为4%，作用是提高淬透性。 D.钒是提高耐磨性和热硬性的重要元素。可形成稳定的VC。 VC的性能是：大于1200才开始溶解，硬度大于HRC83。以以W18Cr4V为例为例，说明其成分和特点。（4）工艺路线：）工艺路线：高速钢的热处理比较复杂。以W18Cr4V盘状铣刀为例，其工艺路线工艺路线是： 下料锻造退火机加工淬火回火喷砂磨削加工 A. 锻造的目的是消除莱氏体中粗大的且不均匀的碳化物。 W18Cr4V的铸态组织如图所示。 B. 退火的目的是消除应力，降低硬度。退火后的组织如图所示。锻造前组织退火后组织 C. 淬火温度应取1280，因为高速钢达到此温度时，

25、奥氏体中才能溶解78%的钨，4%的铬和1%的钒，如图A所示。 D.淬火冷却多采用盐浴中分级淬火（580620中性盐浴）， 淬火后的组织为：M隐针状隐针状+碳化物碳化物粒状粒状+A残余残余。如图B所示。 E.回火的目的是消除应力、稳定组织。应采用560回火，因为在此温度回火硬度最高，如图C所示。图A图C图B 淬火组织 F. 由于高速钢淬火后的残余奥氏体量达2025%，通常采用560回火三次。如图A为W18Cr4V盘状铣刀的淬火、回火工艺。 G. 回火后的组织为：M回火回火+碳化物碳化物粒状粒状+A残余残余(12）。如图B所示。图A图B 回火组织 在CrSi钢的基础上加入2.0%2.5%的W，以细

26、化晶粒，提高韧性。 主要用于制造风动工具、斧、冲模及冷作模具等。 牌号：5CrW2Si 、6CrW2Si 三三. . 耐冲击工具钢耐冲击工具钢 7.3.2 模具钢模具钢 是主要用来制造各种模具的钢。可分冷作模具钢、热作模具钢、塑料模具钢和无磁模具钢。1. 冷作模具钢冷作模具钢4）常用钢种：）常用钢种：表77。 9Mn2V、Cr6WV等，属于低合金工具钢。这类钢的优点是价格便宜，加工性能好。缺点是淬透性差，热处理变形大。1）用途：）用途：用来制造在冷态下变形的模具，如冷冲模、冷镦模、拉 丝模、冷轧模等。2）对性能的主要要求）对性能的主要要求：A 高的硬度和耐磨性；B 较高的强度和冲击忍度； C

27、良好的工艺性，淬透性高。3）成分特点：）成分特点： 分非合金和合金模具钢；成分高C（1.02.0%）；合金模具钢中主加Cr；辅加Mo、W、V等。高碳高铬模具钢：主要指Cr12型冷作模具钢，钢号有Cr12、 Cr12MoV等。 高碳高铬模具钢高碳高铬模具钢：主要指Cr12型冷作模具钢，钢号有Cr12、Cr12MoV等。 a)这类钢的含碳量为1.42.3%，Cr可提高钢的淬透性，Mo和V可减少碳化物的不均匀性。 b)Cr12钢属莱氏体钢，热处理工艺热处理工艺为：球化退火+淬火+低温回火 c)Cr12钢的组织为：M回火回火+碳化物碳化物+A残余残余。5） 热处理工艺：热处理工艺：热锻模：锻造退火淬火

28、(840850)高温回火（ 500570） 。压铸模：用3Cr2W8V时：锻造退火淬火（1100）高温回火（560620 多次）。2. 2. 热作模具钢热作模具钢热作模具钢指用于制造使金属热成型的模具。1 1）工作条件：）工作条件：热作模具承受高温（400600）、高压、大冲击、强烈摩擦，频繁冷热交换。如热锻模、热挤压模和压铸模等。2 2）性能要求：）性能要求：高温下有高的强度和韧性（综合力学性能好），硬度4050HRC；高的热硬性，抗热疲劳能力高和抗氧化；淬透性高，导热性好。3）成分特点：）成分特点：C为（0.30.6%），主要加入Cr、Ni 、Mn 、W、Mo、V等元素。4）常用钢种：）常

29、用钢种：表78。热锻模常用C量0.500.60%，对中小尺寸模具，一般用5CrMnMo；对大尺寸模具，一般用5CrNiMo。而压铸模C量为0.30%，用3Cr2W8V。6）组织：）组织： M回回+碳化物碳化物粒状粒状 4048HRC3. 塑料模具钢塑料模具钢 2）对材料的性能要求：）对材料的性能要求： 有一定的强度、硬度（4853HRC）和韧性；耐磨、耐热和良好的抗腐蚀性；表面抛光性好。1）工作特点：）工作特点： 受一定压力，工作温度150200，受一定腐蚀。3）常用材料：）常用材料： 以钢材为主 表79 冷挤压成形的塑料模：用渗碳钢或合金渗碳钢；如10、20Cr。挤压成形后，经渗碳、淬火处理

30、。 中小型简单塑料模：用碳素工具钢或低合金工具钢；如T7A、T8A 、CrWMn、Cr2等。 大型复杂塑料模：用合金工具钢；如Cr12MoV、4Cr5MoSiV 复杂精密塑料模：用合金渗碳钢；如18CrMnTi、12CrNi3A 受腐蚀气体作用的塑料模：用不锈钢；如2Cr13、3Cr13 塑料模加工过程中，应注意保护工作表面。7.3.3 量具用钢量具用钢1.1.用途用途:量具用钢用于制造各种量测工具，如卡尺、千分尺、螺旋测微仪、块规、塞规等。 2. 2.性能要求性能要求:高硬度和高耐磨性；高尺寸稳定性 热处理变形要小，在存放和使用过程中，尺寸不发生变化。 3.成分特点成分特点:与低合金刃具钢相

31、同，即高碳(碳量0.91.5)和加入提高淬透性的元素Cr、W、Mn等尺寸小、形状简单、精度较低的量具，选用高碳钢制造；复杂的精密量具一般选用低合金刃具钢；精度要求高的量具选用CrMn、CrWMn、GCr15等制造；腐蚀介质中使用，则用不锈钢9Cr18、4Cr13制造。 4.量具用钢量具用钢: 量具用钢的选用如表7-11。 5.热处理特点热处理特点: 在保证硬度的前提下，尽量降低淬火温度，以减少残余奥氏体。 淬火后立即进行-70-80的冷处理，使残余奥氏体尽可能地转变为马氏体，然后进行低温回火。 精度要求高的量具，在淬火、冷处理和低温回火后，尚需进行120130，几小时至几十小时的时效处理，使马

32、氏体正方度降低、残余的奥氏体稳定和消除残余应力。为了去除唐加工中所产生的应力，有时还要在磨加工后进行120130、保温8h的时效处理，甚至进行多次。86010140200-70-80160101201301201302h2h4h6h温度/时间/h图图7-13 GCr157-13 GCr15钢制造块规的热处理工艺曲线钢制造块规的热处理工艺曲线 一）腐蚀类型一）腐蚀类型 通常可分为通常可分为化学腐蚀化学腐蚀和和电化学腐蚀电化学腐蚀。7.4 特殊性能钢特殊性能钢 特殊性能钢是指具有特殊的物理、化学性能的钢。 大部分金属的腐蚀都属于电化学腐蚀。电化学腐蚀实际是电池作用，其腐蚀原理如图所示。一一. .

33、金属腐蚀的类型与防腐金属腐蚀的类型与防腐7.4.1 不锈钢不锈钢 对同一种合金，因组成合金的相或组织不同，也会形成微电池，造成电化学腐蚀。如珠光体由铁素体（F -）和渗碳体（Cm+）两相组织而组成微电池，其腐蚀原理如图所示。 观察碳钢显微组织时的试样就是利用电化学腐蚀原理制成的。 .通过加入合金元素来提高金属机体的电极电位，如加入大于13%的Cr。 .加入合金元素，使金属表面腐蚀后形成一层致密的氧化膜。 .尽量设法使金属在获得均匀的单相组织条件下使用，如在钢中加入大于24%的Ni。二）提高金属的抗电化学腐蚀能力，通常采取以下措施二）提高金属的抗电化学腐蚀能力，通常采取以下措施:二二. . 常用

34、不锈钢常用不锈钢 按成分分为：Cr和CrNi不锈钢； 按组织分为：A、F、M、FA不锈钢。成分特点：成分特点： 碳含量0.03%1.2%；（多在0.1%0.2%；刃具0.85%0.95%） 主加合金元素：Cr12%（可形成F型单相组织）； 其次：Ni、Mn、N（可形成A型单相组织）； 辅加：Al、Ti、Mo、Cu等。 1Cr13和2Cr13钢具有抗大气等介质腐蚀的能力，常作为结构钢使用。热处理方式为淬火+高温回火（600700）。综合机械性能较好，用于耐蚀结构件。如汽轮机叶片、锅炉管附件等。 1. 马氏体（马氏体（Cr13型型）不锈钢）不锈钢 3Cr13、4Cr13钢耐腐蚀性能差些，通过淬火+

35、低温回（200300），可得到较高硬度和强度，常作为工具钢使用。 常用的马氏体钢含碳量为0.10.45%，含铬量为1214%，如典型的钢号1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13等。 含铬量超过11.7%，电化学腐蚀过程变缓，并可使金属表面形成一层钝化模。 为提高耐腐蚀性，不锈钢的含碳量一般不超过0.4%。 常用不锈钢钢种常用不锈钢钢种 表表7-127-12 铁素体不锈钢强度低，耐蚀性比Cr13（M）型钢更好，主要用于制造腐蚀零件，广泛用于食品、船舶、化工（硝酸和氮肥）工业中的设备、管道和容器。2. 铁素体不锈铁素体不锈 铁素体不锈钢含碳量低于0.15%，含铬量为1230%。属于铬量是最

36、高的一类铬不锈钢。常见钢号有0Cr13、1Cr17、1Cr17Ti、1Cr28等。 铁素体不锈钢在加热和冷却时不发生相变（缩小区）。 常用不锈钢钢种常用不锈钢钢种 奥氏体不锈钢具有一定的耐热性，可用于700。但会在晶界析出铬的碳化物，引起晶间腐蚀。因此在不锈钢中要加入稳定碳化物元素钛、铌等。 奥氏体不锈钢的冷热加工性和焊接性也很好，广泛用于制造化工生产的某些设备及管道等。 超低碳的不锈钢可防止晶间腐蚀，如0Cr18Ni9、00Cr18Ni9等。 奥氏体不锈钢的缺点是常产生应力腐蚀破裂。 常用不锈钢钢种常用不锈钢钢种 3. 奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢 含碳0.03%0.12%、铬17%19%、镍8

37、%11%，属于CrNi不锈钢。最典型的奥氏体不锈钢是1Cr18Ni9Ti钢。 对奥氏体不锈钢，通常采用固溶处理方法，即把钢加热到1100后水冷，为单相的奥氏体组织（区扩大）。1） 复相（ AF）不锈钢 由奥氏体和铁素体两相形成复相组织。具有抗应力腐蚀、抗晶间腐蚀和抗焊缝热裂作用。常用的有： 0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti、1Cr18Mn10Ni5Mo3N等。4. 其它类型不锈钢其它类型不锈钢2） 沉淀硬化不锈钢 奥氏体不锈钢难以用加工硬化进行强化，但沉淀硬化不锈钢则可以。常用的牌号有： 0Cr17Ni4Cu4Nb、0Cr17Ni7Al、0Cr15Ni7Mo2Al等。1.耐热性指标

38、包括高温抗氧化性和高温强度两方面。7.4.2 耐热钢耐热钢 抗氧化性： 指钢在高温下迅速氧化形成的氧化膜后，使钢不再氧化的性能。 一般采用合金化方法，加入铬、钨、铝等使钢表面形成致密的高熔点的氧化膜。 高温强度：包括蠕变极限和持久强度。 指钢在高温下所表现的力学性能。金属在高温时会发生使强度值下降的“蠕变”现象。 所谓“蠕变”，是指在机械应力作用下金属随时间增加而慢慢发生塑性变形的现象。一）概述一）概述（1）抗氧化钢 主要为奥氏体型耐热钢，强度低。（2）热强钢 有珠光体型、马氏体型、贝氏体型和奥氏体型耐热钢。 珠光体耐热钢珠光体耐热钢 常用的牌号如15CrMo、12Cr1MoV等。 一般热处理

39、工艺为：正火（Ac3+30）+回火（高于工作温度50）。 这类钢的工作温度为350550，工艺性能好，常用于制造锅炉、化工压力容器、热交换器、汽阀等耐热构件。二）常用的耐热钢和耐热合金二）常用的耐热钢和耐热合金1.耐热钢耐热钢 表表7-13 马氏体耐热钢马氏体耐热钢 常用的牌号如1Cr13、2Cr13、1Cr11MoV、4Cr9Si2等。 1Cr13、2Cr13最早用于制造汽轮机叶片。 1Cr11MoV经淬火+高温回火后，工作温度可达550580。 4Cr9Si2是最典型的汽车阀门用钢。 常用的钢号如1Cr18Ni9Ti、4Cr14Ni14W2Mo等。 这类钢的冷塑性变形性能和焊接性能很好，工

40、作温度在600700，广泛用于航空、舰艇、石油化工等工业部门。2.耐热合金耐热合金 在工作温度超过700时一般耐热钢不能满足要求，必须使用耐热合金。耐热合金。 奥氏体耐热钢奥氏体耐热钢7.4.3 耐磨钢耐磨钢 1.1.用途用途: 耐磨钢主要用于在运转过程中承受严重磨损和强烈冲击的零件，如铁路道岔、坦克及拖拉机履带、挖掘机铲齿、球磨机的衬板及保险柜钢板等构件。 2. 2.性能特点性能特点: 耐磨钢应具有表面硬度高、耐磨，心部韧性好、强度高的特点。 3. 3.成分特点和热处理特点成分特点和热处理特点:高锰、高碳：WMn=11%14%，WC=0.9%1.3%；硅：WSi=0.3%1.3%。 其铸态组

41、织是奥氏体和大量锰的碳化物，经“水韧处理”可获得单相奥氏体组织。 “水韧处理”是将铸造后的高锰钢加热到10501100C使碳化物完全溶入奥氏体中，然后迅速淬入水中获得全部奥氏体组织。 4. 4.常用钢种常用钢种: : 高锰钢是目前最主要的耐磨钢，由于机械加工困难，故基本上是铸态下使用，其牌号是ZGMn13。7.4.4 其他特殊钢其他特殊钢低温用钢低温用钢 低温用钢是指在温度低于-40以下使用的钢，如盛装液氧、液氟、液氢和液氟的容器，以及在高寒或超低温条件下使用的冷冻设备及零部件用钢。 按显微组织类型分为：铁素体型、低碳马氏体型及奥氏体型。 特殊物理性能钢特殊物理性能钢新型钢新型钢小结 掌握钢的分类和编号和常用典型合金钢材料及应用。 合金元素在钢中的作用。 常用合金结构钢的成分特点、热处理和性能特点及其应用。 作业：p1657-2、7-4、7-5、7-7、7-8、7-10、7-11